Podstawową ideą komputera kwantowego jest zastąpienie klasycznych zerojedynkowych bitów, bitami kwantowymi – kubitami – mogącymi przebywać w obydwu dostępnych stanach jednocześnie. W dotychczasowych prototypach rolę kubitów pełniły zwykle układy pozostających w superpozycji i splątanych ze sobą cząstek elementarnych lub atomów. Według ostatnich ustaleń grup badawczych z Princeton i Harvarda, w grę wchodzi również architektura oparta o całe molekuły, więzione przy pomocy wyspecjalizowanych laserów.
Zespoły kierowane przez Connora Hollanda oraz Yichenga Bao przeprowadziły demonstracje z wykorzystaniem splątanych par cząsteczek monofluorku wapnia. Do manipulowania układem fizycy użyli optycznej pęsety – techniki nagrodzonej Nagrodą Nobla w 2018 roku. Narzędzie to pozwala na precyzyjne “chwytanie” za pomocą wiązki laserowej obiektów o rozmiarach liczonych w nanometrach, dzięki czemu od lat znajduje ono szerokie zastosowanie w bioinżynierii. Fizykom również zdarzało się sięgać po laserowe szczypce, ale ostatnie eksperymenty są pierwszymi, w których użyto ich do zarządzania splątanymi molekułami.
Metoda zaproponowana przez Hollanda i Bao polega na powiązaniu spinów spolaryzowanych cząsteczek monofluorku wapnia, przy czym każda molekuła pozostaje utrzymywana w stanie superpozycji przez osobną pęsetę. Jak pewnie się domyślacie, taka konstrukcja jest kosztowna i jeszcze mniej poręczna od innych projektów komputerów kwantowych. Przynajmniej na razie należy ją więc traktować wyłącznie w kategorii platformy badawczej. Niemniej, czynione starania mogą mieć długofalowy sens. Jak przekonują autorzy publikacji, w superpozycji tak złożonego obiektu, jak cząsteczka drzemie jeszcze większy potencjał obliczeniowy, niż w kubicie opartym o prostą cząstkę elementarną lub atom.
Bliźniacze publikacje Dipolar spin-exchange and entanglement between molecules in an optical tweezer array oraz On-demand entanglement of molecules in a reconfigurable optical tweezer array znajdziecie w Science. Warto też zerknąć do opracowania opublikowanego na stronie Princeton.
